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  • 換熱器的腐蝕與防護措施
    2020-12-29 10:56:10 作者:世紀熊 來源: 設備管理與防腐 分享至:
    換熱器(heat exchanger)是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備,又稱熱交換器。換熱器在化工、石油、動力、食品及其它許多工業生產中占有重要地位,其在化工生產中可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發器和再沸器等,應用廣泛。

    腐蝕特征

    換熱器的主要腐蝕部位是管子、管子與管板連接處及殼體。

    01管子的腐蝕

    管子的腐蝕有全面腐蝕與局部腐蝕兩種。全面腐蝕減薄時,壽命可以預測,局部腐蝕減薄如下圖所示:

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    離管子入口端40~50mm處的管端腐蝕是最容易發生的,這與入口介質的渦流磨損與腐蝕共存有關,管子內側有殘留物堆積或粘著也易產生點腐蝕。

    02管子與管板連接處的腐蝕

    腐蝕主要分布在管板邊、管板孔與管子之間的縫隙區,對單純的強度脹接,會產生應力腐蝕裂紋。

    03殼體的腐蝕

    殼體及其附件完全是焊接結構,因此焊縫及熱影響區易發生腐蝕、裂紋,特別是處理腐蝕性介質時,由于焊接質量不好更容易發生。

    當殼體材質與折流板材質的電解電位不同,折流板材質的電位高于殼體,且殼側介質為電解質時,殼體內側因此受電化學腐蝕,尤其當電解質是含離子化合物的水時腐蝕更劇烈。這種腐蝕易發生在臥式換熱器的下部,如下圖所示:
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    防止此類腐蝕的方法:

    (1) 殼程為電解質時,應避免選用不同電解電位材質的折流板;

    (2) 在已制成的換熱器中有折流板對殼體的電化學腐蝕,要做到定期檢查,折流板部分的殼體要重點檢查;

    (3) 對已造成的殼體減薄,檢修時對減薄部分堆焊;

    (4) 殼體外側進行補強;

    (5) 對必須采用高電位折流板的殼體內側應作貼襯處理。

    防腐蝕措施

    防止換熱器腐蝕的最根本的方法是采用能耐介質腐蝕的金屬和非金屬材料,或采取有效的防腐蝕措施。

     
    01金屬隔離層
     
    在換熱器與腐蝕介質接觸的表面,通過一定的方法覆蓋上一層耐腐蝕性較強的金屬或合金,隔絕腐蝕介質與換熱器的表面接觸,常用的方法有襯里、金屬堆焊、復合板、復合管和金屬噴涂、滲金屬等。

    02涂料保護

    在換熱器與腐蝕介質接觸的表面,通過一定的涂覆方法,覆蓋上一層耐腐蝕的涂料保護層,以避免與腐蝕介質直接接觸,這是一種最經濟有效的方法。

    對防腐涂料的要求有以下三點:

    (1) 涂層要有較好的耐蝕性。涂料所形成的涂層,在接觸各種酸、堿、鹽、工業污水和污染大氣等腐蝕介質時,應比較穩定,涂層既不能被腐蝕所溶解、溶脹或分解,也不能與介質起化學反應生成新的有害物質。

    (2) 涂層要有較好的防滲性,涂層在接觸滲透性較大的液體和氣體介質時,能較好地阻止滲透;涂層的防滲性除涂料本身的品質外,涂層的層數和厚度,也是達到較好防滲性必要條件,必須達到規定的涂層和厚度。

    (3) 涂層要有較好的附著力和柔韌性。不能因為換熱器的振動或輕微變形就脫落,并要求涂層有一定的機械強度。

    (4) 涂層必須在運輸、安裝過程中保護好。

    03電化學保護

    采用陰極保護和陽極保護兩種。陰極保護是利用外加直流電源,使金屬表面變為陰極而達到保護的目的。此法耗電量大,費用高,用得不多。陽極保護是把被保護的換熱器接以外加電源的陽極,使金屬表面生成鈍化膜,從而得到保護。

    防止應力腐蝕措施

    換熱管的應力腐蝕多發生在管和管板焊接部位,以及管與折流板交界處。這些部位都有局部應力集中,在腐蝕介質狀態條件下,易產生應力腐蝕,表現為焊接部位出現裂紋;管與管板間的間隙,易產生CI-的聚集及氧的濃差,從而容易在管表面形成點坑或縫隙腐蝕,使它成為SCC(應力腐蝕開裂)的裂源。管子與折流板交界處,往往是由于管子長,折流板多,管子稍有彎曲,容易造成管壁與折流板處產生局部應力集中,加之間隙的存在,故其交界處成為應力腐蝕的薄弱環節。對于換熱器的應力腐蝕,可采取以下方法防護:

    01消除CI-濃縮積聚的條件

    對管子與管板采用新型連接結構——內孔焊接,這樣可以從根本上消除管頭的縫隙,杜絕Cl-在這里濃縮的可能性。

    02脹管段應占全管板厚度

    目前消除管與管板間隙最簡單實用的做法是強度焊加貼脹,但脹管深度應達管板底部,以消除全部縫隙。目前絕大多數制造廠和檢修單位,采用的多輥式擠壓機械脹管法,使管子產生塑性變形以及加工硬化現象,產生很大的殘余應力。因此,對強應力腐蝕介質下的換熱器,應對管板進行消除應力熱處理。而采用靜壓式液袋、橡膠脹管法可大大降低管子外表面的拉伸應力。

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